管理 SDK 用户指南
Virtual GPU Software 管理 SDK 用户指南
面向 C 应用程序程序员的文档，解释了如何使用 NVIDIA 虚拟 GPU 软件管理 SDK 将 NVIDIA 虚拟 GPU 管理与第三方应用程序集成。
NVIDIA vGPU 软件管理 SDK 使第三方应用程序能够监控和控制在虚拟化主机上运行的 NVIDIA 物理 GPU 和虚拟 GPU。NVIDIA vGPU 软件管理 SDK 支持从虚拟机监控程序主机系统和访客虚拟机内部对 GPU 进行控制和监控。
NVIDIA vGPU 软件使多个虚拟机 (VM) 能够同时直接访问单个物理 GPU，使用与部署在非虚拟化操作系统上的 NVIDIA 图形驱动程序相同的驱动程序。有关 NVIDIA vGPU 软件的介绍，请参阅虚拟 GPU 软件用户指南。
1.1. NVIDIA vGPU 软件管理接口
NVIDIA vGPU 软件服务器中支持的本地管理接口如图 1所示。
图 1. 用于 GPU 管理的 NVIDIA vGPU 软件服务器接口
有关 NVIDIA vGPU 软件服务器用于 GPU 管理的接口摘要，包括支持每个接口的虚拟机监控程序和访客操作系统，以及有关如何使用每个接口的说明，请参阅表 1。
| 接口 | 虚拟机监控程序 | 访客操作系统 | 注释 |
|---|---|---|---|
| nvidia-smi 命令 | 任何受支持的虚拟机监控程序 | Windows、64 位 Linux | 命令行，交互式使用 |
| NVIDIA 管理库 (NVML) | 任何受支持的虚拟机监控程序 | Windows、64 位 Linux | 将 NVIDIA GPU 管理与第三方应用程序集成 |
| NVIDIA 控制面板 | - | Windows | 详细控制图形设置，基本配置报告 |
| Windows 性能计数器 | - | Windows | Windows 性能计数器接口提供的性能指标 |
| NVWMI | - | Windows | Windows WMI 接口提供的详细配置和性能指标 |
1.2. NVML 简介
NVIDIA 管理库 (NVML) 是一个基于 C 的 API，用于监控和管理 NVIDIA GPU 设备的各种状态。NVML 在 NVIDIA vGPU 软件管理 SDK 和运行时版本中交付
-
NVIDIA vGPU 软件管理 SDK 作为适用于 Windows 和 Linux 的单独存档分发。
SDK 提供了构建第三方 NVML 应用程序所需的 NVML 头文件和存根库。它还包括一个示例应用程序。
-
NVML 的运行时版本与 NVIDIA vGPU 软件主机驱动程序一起分发。
每个新版本的 NVML 都向后兼容，因此为某个 NVML 版本编写的应用程序可以期望在未来版本的 NVIDIA vGPU 软件驱动程序和 NVML 库上不变地运行。
有关 NVML API 的详细信息，请参阅
- NVML API 参考手册
- NVML 手册页
1.3. NVIDIA vGPU 软件管理 SDK 内容
SDK 由 NVML 开发者包组成，并作为适用于 Windows 和 Linux 的单独存档分发
- Windows：grid_nvml_sdk_553.62.zip ZIP 压缩包
- Linux：grid_nvml_sdk_550.144.03.tgz GZIP 压缩 tar 压缩包
| 内容 |
Windows 文件夹 |
Linux 目录 |
|---|---|---|
| SDK 示例和工具许可协议 |
||
| 虚拟 GPU 软件管理 SDK 用户指南（本文档） |
||
| NVML API 文档，在 Linux 上为手册页 |
nvml_sdk/doc/ | nvml_sdk/doc/ |
| 示例源代码和平台相关的构建文件
|
nvml_sdk/example/ | nvml_sdk/examples/ |
| NVML 头文件 |
nvml_sdk/include/ | nvml_sdk/include/ |
| 存根库，允许在未安装 NVIDIA 驱动程序的平台上进行编译 |
nvml_sdk/lib/ | nvml_sdk/lib/ |
NVIDIA vGPU 软件支持监控和控制在虚拟化主机上运行的物理 GPU 和虚拟 GPU。NVML 包括特定于管理 NVIDIA vGPU 软件虚拟化主机上的 vGPU 的函数。这些函数在 nvml_grid.h 头文件中定义。
NVIDIA vGPU 软件不支持从虚拟机监控程序管理直通 GPU。NVIDIA vGPU 软件仅支持从使用它们的访客虚拟机内部管理直通 GPU。
2.1. 确定 GPU 是否支持托管 vGPU
如果在不支持 NVIDIA vGPU 的平台或 GPU 上调用，则特定于管理 vGPU 的函数会返回以下错误之一
-
NVML_ERROR_NOT_SUPPORTED -
NVML_ERROR_INVALID_ARGUMENT
要确定 GPU 是否支持托管 vGPU，请调用 nvmlDeviceGetVirtualizationMode() 函数。
支持 vGPU 的设备将其虚拟化模式报告为 NVML_GPU_VIRTUALIZATION_MODE_HOST_VGPU。
2.2. 发现物理 GPU 的 vGPU 功能
要发现物理 GPU 的 vGPU 功能，请调用下表中的函数。| 函数 |
用途 |
|---|---|
| nvmlDeviceGetVirtualizationMode() | 确定 GPU 的虚拟化模式。能够托管虚拟 GPU 的 GPU 将其虚拟化模式报告为 |
| nvmlDeviceGetSupportedVgpus() | 返回 GPU 支持的 vGPU 类型 ID 列表。 |
| nvmlDeviceGetCreatableVgpus() | 返回当前可以在 GPU 上创建的 vGPU 类型 ID 列表。
|
| nvmlDeviceGetActiveVgpus() | 返回当前在 GPU 上运行的 vGPU 的句柄列表。 |
| nvmlDeviceGetVgpuMetadata() | 返回物理 GPU 的 vGPU 元数据结构。 |
| nvmlDeviceGetVgpuCapabilities() | 确定指定的物理 GPU 是否支持请求的 vGPU 功能。 |
2.3. 获取 vGPU 类型的属性
要获取 vGPU 类型的属性，请调用下表中的函数。| 函数 |
用途 |
|---|---|
| nvmlVgpuTypeGetClass() | 读取 vGPU 类型的类（例如，Quadro 或 NVS） |
| nvmlVgpuTypeGetName() | 读取 vGPU 类型的名称（例如，GRID M60-0Q） |
| nvmlVgpuTypeGetDeviceID() | 读取 vGPU 类型的 PCI 设备 ID（供应商/设备/子供应商/子系统） |
| nvmlVgpuTypeGetFramebufferSize() | 读取 vGPU 类型的帧缓冲区大小 |
| nvmlVgpuTypeGetNumDisplayHeads() | 读取 vGPU 类型支持的显示头数 |
| nvmlVgpuTypeGetResolution() | 读取 vGPU 类型支持的显示头的最大分辨率 |
| nvmlVgpuTypeGetLicense() | 读取操作 vGPU 类型所需的许可证信息 |
| nvmlVgpuTypeGetFrameRateLimit() | 读取 vGPU 类型的静态帧率限制 |
| nvmlVgpuTypeGetMaxInstances() | 读取可以在 GPU 上创建的 vGPU 实例的最大数量 |
| nvmlVgpuTypeGetGpuInstanceProfileId() | 读取 vGPU 类型对应的 GPU 实例配置文件 ID。 由于 NVIDIA vGPU 软件仅支持不支持 MIG 的 GPU，因此此函数返回 INVALID_GPU_INSTANCE_PROFILE_ID。 |
| nvmlVgpuTypeGetCapabilities() | 确定 vGPU 类型是否支持通过 NVLink 或 GPUDirect® 技术的对等 CUDA 传输。 |
2.4. 获取 vGPU 实例的属性
要获取 vGPU 实例的属性，请调用下表中的函数。| 函数 |
用途 |
|---|---|
| nvmlVgpuInstanceGetVmID() | 读取当前与 vGPU 实例关联的 VM 的 ID |
| nvmlVgpuInstanceGetUUID() | 读取 vGPU 实例的 UUID |
| nvmlVgpuInstanceGetMdevUUID() | 读取 vGPU 实例的虚拟功能 I/O (VFIO) 调解设备 ( |
| nvmlVgpuInstanceGetVmDriverVersion() | 读取当前加载在 vGPU 实例上的访客驱动程序版本 |
| nvmlVgpuInstanceGetFbUsage() | 读取 vGPU 实例的当前帧缓冲区使用量 |
| nvmlVgpuInstanceGetFBCStats() | 读取 vGPU 实例的以下帧缓冲区捕获 (FBC) 统计信息
|
| nvmlVgpuInstanceGetFBCSessions() | 对于 vGPU 实例上的每个活动 FBC 会话，读取以下统计信息
|
| nvmlVgpuInstanceGetLicenseStatus() | 读取 vGPU 实例的当前许可证状态（已许可或未许可） |
| nvmlVgpuInstanceGetType() | 读取 vGPU 实例的 vGPU 类型 ID |
| nvmlVgpuInstanceGetFrameRateLimit() | 读取 vGPU 实例的帧率限制 |
| nvmlVgpuInstanceGetEncoderStats() | 读取 vGPU 实例的以下编码器统计信息
|
| nvmlVgpuInstanceGetEncoderSessions() | 对于 vGPU 实例上的每个活动编码器会话，读取以下统计信息
|
| nvmlDeviceGetVgpuUtilization() | 读取 vGPU 实例对以下资源的使用情况，以占物理 GPU 容量的百分比表示
|
| nvmlDeviceGetVgpuProcessUtilization() | 对于在 vGPU 实例上运行的每个进程，读取进程 ID 以及进程对以下资源的使用情况，以占物理 GPU 容量的百分比表示
|
| nvmlDeviceGetGridLicensableFeatures() | 返回一个结构，其中包含有关 vGPU 或物理 GPU 是否支持 NVIDIA vGPU 软件许可的信息，如果支持，则包含其他许可信息，例如
|
| nvmlVgpuInstanceGetAccountingMode() | 读取 vGPU 实例的记帐模式 |
| nvmlVgpuInstanceGetAccountingPids() | 读取可以查询的最大进程数和当前进程 ID 列表 |
| nvmlVgpuInstanceGetAccountingStats() | 对于 nvmlVgpuInstanceGetAccountingPids() 返回的每个进程 ID，读取以下统计信息
|
| nvmlGetVgpuCompatibility() | 返回有关 vGPU 和物理 GPU 的兼容性信息，例如
|
| nvmlVgpuInstanceGetMetadata() | 返回 vGPU 及其关联 VM 的 vGPU 元数据结构 |
| nvmlGetVgpuDriverCapabilities() | 确定虚拟 GPU 管理器是否支持请求的 vGPU 驱动程序功能。 |
2.5. 为 vGPU 主机构建启用 NVML 的应用程序
特定于 vGPU 的函数在头文件 nvml_grid.h 中定义。
要为 vGPU 主机构建启用 NVML 的应用程序，请确保除了 nvml.h 之外，还包含 nvml_grid.h
#include <nvml.h>
#include <nvml_grid.h>
有关更多信息，请参阅 SDK 中包含的示例代码。
NVIDIA vGPU 软件支持在访客虚拟机内监控和控制分配给虚拟机的 vGPU 或直通 GPU。在访客虚拟机内使用的管理接口和工具的范围仅限于使用它们的访客虚拟机。它们无法监控虚拟化平台中的任何其他 GPU。
对于从访客虚拟机进行的监控，某些属性不适用于 vGPU。NVIDIA vGPU 软件管理接口报告的这些属性值指示这些属性不适用于 vGPU。
3.1. 用于从访客虚拟机进行 GPU 管理的 NVIDIA vGPU 软件服务器接口
可用于从访客虚拟机进行 GPU 管理的 NVIDIA vGPU 软件服务器接口取决于虚拟机中运行的访客操作系统。
3.2. GPU 引擎使用率的报告方式
GPU 引擎的使用率报告为 vGPU 在每个引擎上的最大可能容量的百分比。GPU 引擎如下
- 图形/SM
- 内存控制器
- 视频编码器
- 视频解码器
vGPU 可以占用的物理引擎容量的大小取决于 GPU 运行所依据的调度器
- 在尽力而为调度器和均等共享调度器下运行的 NVIDIA vGPU 如果没有其他 vGPU 争用同一引擎，则允许占用每个物理引擎的全部容量。因此，如果 vGPU 在特定采样周期内占用整个图形引擎的 20%，则其在虚拟机内部报告的图形使用率为 20%。
- 在均等共享调度器下运行的 NVIDIA vGPU 占用图形引擎的容量不得超过其分配份额。因此，如果 vGPU 固定分配了 25% 的图形引擎，并且在特定采样周期内占用引擎的 25%，则其在虚拟机内部报告的图形使用率为 100%。
3.3. 使用 NVML 管理 vGPU
NVIDIA vGPU 软件支持在访客虚拟机内通过使用 NVML 进行监控和控制。
3.3.1. 确定 GPU 是 vGPU 还是直通 GPU
NVIDIA vGPU 在访客虚拟机管理接口中的呈现方式与直通 GPU 相同。
要确定访客虚拟机中的 GPU 设备是 vGPU 还是直通 GPU，请调用 NVML 函数 nvmlDeviceGetVirtualizationMode()。
GPU 按如下方式报告其虚拟化模式
- 在直通模式下运行的 GPU 将其虚拟化模式报告为
NVML_GPU_VIRTUALIZATION_MODE_PASSTHROUGH。 - vGPU 将其虚拟化模式报告为
NVML_GPU_VIRTUALIZATION_MODE_VGPU。
3.3.2. 不适用于 vGPU 的物理 GPU 属性
除了 GPU 引擎使用率之外的属性和指标，vGPU 的报告方式与物理 GPU 的相同属性和指标的报告方式类似。但是，某些属性不适用于 vGPU。用于获取这些属性的 NVML 设备查询函数返回一个值，指示这些属性不适用于 vGPU。有关 NVML 设备查询函数的详细信息，请参阅NVML API 参考手册中的设备查询。
3.3.2.1. 不适用于 vGPU 的 GPU 标识属性
| GPU 属性 | NVML 设备查询函数 | vGPU 上的 NVML 返回代码 |
|---|---|---|
| 序列号 | nvmlDeviceGetSerial() 未向 vGPU 分配序列号。 |
NOT_SUPPORTED |
| GPU UUID | nvmlDeviceGetUUID() 向 vGPU 分配随机 UUID。 |
SUCCESS |
| VBIOS 版本 | nvmlDevicenvmlDeviceGetVbiosVersion() vGPU VBIOS 版本硬连线为零。 |
SUCCESS |
| GPU 部件号 |
nvmlDeviceGetBoardPartNumber() | NOT_SUPPORTED |
3.3.2.2. InfoROM 不适用于 vGPU 的属性
InfoROM 对象未在 vGPU 上公开。下表中的所有函数均返回 NOT_SUPPORTED。| GPU 属性 |
NVML 设备查询函数 |
|---|---|
| 映像版本 |
nvmlDeviceGetInforomImageVersion() |
| OEM 对象 |
nvmlDeviceGetInforomVersion() |
| ECC 对象 |
nvmlDeviceGetInforomVersion() |
| 电源管理对象 |
nvmlDeviceGetInforomVersion() |
3.3.2.3. 不适用于 vGPU 的 GPU 操作模式属性
| GPU 属性 | NVML 设备查询函数 | vGPU 上的 NVML 返回代码 |
|---|---|---|
| GPU 操作模式（当前） | nvmlDeviceGetGpuOperationMode() Tesla GPU 操作模式在 vGPU 上不受支持。 |
NOT_SUPPORTED |
| GPU 操作模式（挂起） | nvmlDeviceGetGpuOperationMode() Tesla GPU 操作模式在 vGPU 上不受支持。 |
NOT_SUPPORTED |
| 计算模式 | nvmlDeviceGetComputeMode() vGPU 始终返回 |
SUCCESS |
| 驱动程序模型 | nvmlDeviceGetDriverModel() vGPU 仅在 Windows VM 中支持 WDDM 模式。 |
SUCCESS (Windows) |
3.3.2.4. 不适用于 vGPU 的 PCI Express 属性
PCI Express 特性未在 vGPU 上公开。下表中的所有函数均返回NOT_SUPPORTED。| GPU 属性 |
NVML 设备查询函数 |
|---|---|
| 最大代数 |
nvmlDeviceGetMaxPcieLinkGeneration() |
| 当前代数 |
nvmlDeviceGetCurrPcieLinkGeneration() |
| 最大链路宽度 |
nvmlDeviceGetMaxPcieLinkWidth() |
| 当前链路宽度 |
nvmlDeviceGetCurrPcieLinkWidth() |
| 桥接芯片类型 |
nvmlDeviceGetBridgeChipInfo() |
| 桥接芯片固件 |
nvmlDeviceGetBridgeChipInfo() |
| 重放 |
nvmlDeviceGetPcieReplayCounter() |
| TX 吞吐量 |
nvmlDeviceGetPcieThroughput() |
| RX 吞吐量 |
nvmlDeviceGetPcieThroughput() |
3.3.2.5. 不适用于 vGPU 的环境属性
下表中的所有函数均返回NOT_SUPPORTED。| GPU 属性 |
NVML 设备查询函数 |
|---|---|
| 风扇速度 |
nvmlDeviceGetFanSpeed() |
| 时钟节流原因 |
nvmlDeviceGetSupportedClocksThrottleReasons() nvmlDeviceGetCurrentClocksThrottleReasons() |
| 当前温度 |
nvmlDeviceGetTemperature() nvmlDeviceGetTemperatureThreshold() |
| 关机温度 |
nvmlDeviceGetTemperature() nvmlDeviceGetTemperatureThreshold() |
| 减速温度 |
nvmlDeviceGetTemperature() nvmlDeviceGetTemperatureThreshold() |
3.3.2.6. 不适用于 vGPU 的功耗属性
vGPU 不公开底层 GPU 的物理功耗。下表中的所有函数均返回NOT_SUPPORTED。| GPU 属性 |
NVML 设备查询函数 |
|---|---|
| 管理模式 |
nvmlDeviceGetPowerManagementMode() |
| 功耗 |
nvmlDeviceGetPowerUsage() |
| 限制 |
nvmlDeviceGetPowerManagementLimit() |
| 默认限制 |
nvmlDeviceGetPowerManagementDefaultLimit() |
| 强制限制 |
nvmlDeviceGetEnforcedPowerLimit() |
| 最小限制 |
nvmlDeviceGetPowerManagementLimitConstraints() |
| 最大限制 |
nvmlDeviceGetPowerManagementLimitConstraints() |
3.3.2.7. 不适用于 vGPU 的 ECC 属性
vGPU 不支持纠错码 (ECC)。下表中的所有函数均返回NOT_SUPPORTED。| GPU 属性 |
NVML 设备查询函数 |
|---|---|
| 模式 |
nvmlDeviceGetEccMode() |
| 错误计数 |
nvmlDeviceGetMemoryErrorCounter() nvmlDeviceGetTotalEccErrors() |
| 已停用页面 |
nvmlDeviceGetRetiredPages() nvmlDeviceGetRetiredPagesPendingStatus() |
3.3.2.8. 不适用于 vGPU 的时钟属性
下表中的所有函数均返回NOT_SUPPORTED。| GPU 属性 |
NVML 设备查询函数 |
|---|---|
| 应用程序时钟 |
nvmlDeviceGetApplicationsClock() |
| 默认应用程序时钟 |
nvmlDeviceGetDefaultApplicationsClock() |
| 最大时钟 |
nvmlDeviceGetMaxClockInfo() |
| 策略：自动加速 |
nvmlDeviceGetAutoBoostedClocksEnabled() |
| 策略：默认自动加速 |
nvmlDeviceGetAutoBoostedClocksEnabled() |
3.3.3. 为访客虚拟机构建启用 NVML 的应用程序
要构建启用 NVML 的应用程序，请参阅 SDK 中包含的示例代码。
3.4. 使用 Windows 性能计数器监控 GPU 性能
在 Windows 虚拟机中，GPU 指标可通过 NVIDIA GPU 对象作为Windows 性能计数器使用。
要通过编程接口访问 Windows 性能计数器，请参阅 NVIDIA Windows Management Instrumentation SDK 附带的性能计数器示例代码。
在 vGPU 上，以下 GPU 性能计数器读数为 0，因为它们不适用于 vGPU：
- % 总线使用率
- % 散热器速率
- 核心时钟 MHz
- 风扇速度
- 内存时钟 MHz
- PCI-E 当前速度到 GPU Mbps
- PCI-E 当前宽度到 GPU
- PCI-E 下游宽度到 GPU
- 功耗 mW
- 温度 C
3.5. 使用 NVWMI 监控 GPU 性能
在 Windows 虚拟机中，Windows Management Instrumentation (WMI) 通过 NVWMI 在 ROOT\CIMV2\NV 命名空间中公开 GPU 指标。NVWMI 包含在 NVIDIA 驱动程序包中。Windows 帮助格式的 NVWMI API 参考可从 NVIDIA 网站下载。
要通过编程接口访问 NVWMI，请使用 NVWMI SDK。包含白皮书和示例程序的 NVWMI SDK 包含在 NVIDIA Windows Management Instrumentation SDK 中。
在 vGPU 上，以下类的一些实例属性不适用于 vGPU
- Gpu
- PcieLink
不适用于 vGPU 的 Gpu 实例属性
| Gpu 实例属性 | vGPU 上报告的值 |
|---|---|
| gpuCoreClockCurrent | -1 |
| memoryClockCurrent | -1 |
| pciDownstreamWidth | 0 |
| pcieGpu.curGen | 0 |
| pcieGpu.curSpeed | 0 |
| pcieGpu.curWidth | 0 |
| pcieGpu.maxGen | 1 |
| pcieGpu.maxSpeed | 2500 |
| pcieGpu.maxWidth | 0 |
| power | -1 |
| powerSampleCount | -1 |
| powerSamplingPeriod | -1 |
| verVBIOS.orderedValue | 0 |
| verVBIOS.strValue | - |
| verVBIOS.value | 0 |
不适用于 vGPU 的 PcieLink 实例属性
未针对 vGPU 报告 PcieLink 的实例。
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HDMI
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OpenCL
OpenCL 是 Apple Inc. 的商标，Khronos Group Inc. 已获得许可使用。
商标
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